JP2014034057A - 減圧鋳造装置及び減圧鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 巣などの鋳造欠陥の発生を防止できる減圧鋳造装置および減圧鋳造方法を提供する。
【解決手段】 キャビティ３への注湯速度が遅い低速鋳造では減圧路７のオン・オフバルブ１０は閉、大気開放路１１のオン・オフバルブ１２は開とする。その結果、キャビティ３は大気開放路１１を介して外気に連通しているので、キャビティ３内の圧力は大気圧のままである。この後、所定のタイミングで低速鋳造から高速鋳造に切り替える。そして、この切り替えと同時にオン・オフバルブ１０を開、大気開放路１１のオン・オフバルブ１２を閉とする。三方弁１３の場合も同様に切り替える。上記のバルブの切り替えにより、キャビティ３内は減圧装置６に連通するため、急激に圧力が低下し、キャビティ３内の細部まで溶湯が確実に供給される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、キャビティ内を大気圧以下の減圧状態にして鋳造を行う減圧鋳造装置（真空ダイカスト装置）及び減圧鋳造方法に関する。

巣などの鋳造欠陥を少なくするため、鋳造時にキャビティ内を真空ポンプなどで減圧し、キャビティの細部まで溶湯の廻りをよくする減圧鋳造装置が特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特許文献１には、固定型と可動型の分割面に、キャビティから順に第１通路部、第２通路部及び第３通路部を形成し、金型から外側部分に設けられる第３通路部を濾過器を介して真空ポンプにつなげ、また第３通路部には逃がし弁を設け、減圧下にあるキャビティ内が溶湯の高速射出に伴って正圧に移行したときに前記逃がし弁を開放する内容が開示されている。

特許文献２には、減圧鋳造装置に用いる感知バルブとして、溶湯の圧力によって移動するピンと、このピンと連動するレバーと、このレバーの作動によって真空ポンプへの排出路を閉じる弁体が提案され、キャビティ内に注入された溶湯の圧力がピンに作用することで、レバー及び弁体を介して真空ポンプへの排出路を閉じ、真空ポンプにつながる排出路内に溶湯が流れ込まないようにしている。

上記の一般的な減圧鋳造装置の概略構造を図４に示す。固定型１０１と可動型１０２間にはキャビティ１０３が形成され、固定型１０１にはキャビティ１０３に溶湯を送り込むためのスリーブ１０４とプランジャ１０５からなる溶湯供給部が設けられ、また金型の外側には真空ポンプ１０６が配置され、この真空ポンプ１０６と前記キャビティ１０３間にキャビティ１０３内の空気を排出して減圧するための減圧路１０７を設け、この減圧路１０７に真空ポンプ１０６への空気の流入をオン・オフするためのオン・オフバルブ１０８を取付け、更に減圧路１０７と金型との接続部には溶湯圧力を感知してキャビティ１０３から減圧路１０７への流路を遮断する感知バルブ１０９を設け、真空ポンプ１０６へ溶湯が流れ込むことを防止している。

特開平１１−５７９６９号公報 特開２０００−１９７９５９号公報

図５は従来の減圧鋳造装置のオン・オフバルブ１０８、感知バルブ１０９の開閉、低速充填と高速充填の波形、及びキャビティ内圧力の変化を経時的に示したグラフである。

従来の減圧鋳造法にあっては、鋳造の前半を注湯口からの溶湯のこぼれとプランジャ内で溶湯が乱れることによるガスの巻き込みを防止するため、プランジャの前進速度を遅くした低速充填とし、溶湯のスリーブ内での充填率が１００％となりゲート手前まで溶湯が湯道を満たした鋳造の後半をキャビティ内での溶湯の凝固により湯廻り不良を起こさないようにプランジャの前進速度を速くした高速充填としている。そして低速充填から高速充填に移行した時点で真空ポンプのオン・オフバルブ１０８を開とし、急激にキャビティ内を減圧し、細部への湯廻りをよくしている。

しかしながら、低速充填時にはオン・オフバルブ１０８を閉じているため、プランジャが前進し注湯口を塞ぐと、キャビティ内は閉空間となるので、キャビティ内の圧力が徐々に高まり、その圧力を受けて感知バルブ１０９が誤動作し、感知バルブが閉じてしまうので、減速充填から高速充填に移行する際にオン・オフバルブ１０８を開に切り替えても既に減圧路は遮断されているので、キャビティ内を減圧することはできず、湯廻り不良や巣の発生などの不具合が発生することがある。

特に、上記の問題はキャビティの容量が大きい場合や溶湯供給部のスリーブ内充填率が低い場合即ちスリーブ内に大量の空気が存在している場合に発生しやすい。

この問題を解消するため、真空引きの開始タイミングを調整することが考えられるが、開始タイミングを誤ると先湯のたれ込みによる鋳造品質の悪化の問題が発生するので、適用が難しい。

上記課題を解決するため本発明に係る減圧鋳造装置は、キャビティと外部の減圧装置とをつなぐ減圧路にオン・オフバルブを備え、このオン・オフバルブと前記キャビティとの間の減圧路に溶湯圧を感知して減圧路を閉じる感知バルブが配置され、更にこの感知バルブと前記オン・オフバルブとの間の減圧路から大気開放路が分岐され、この大気開放路にオン・オフバルブを設けた構成とした。

前記減圧路に設けたオン・オフバルブと前記大気開放路に設けたオン・オフバルブとは連係して互いに逆に動作するものとすることが好ましい。この場合には、２つのオン・オフバルブの代わりに１つの三方弁を減圧路および大気開放路の分岐部に設ければ足りる。

また、上記の減圧鋳造装置を用いた本発明に係る減圧鋳造方法は、キャビティ内に溶湯を低速充填し、続いて高速充填する際に減圧装置につながる減圧路を介してキャビティ内を減圧し、感知バルブが溶湯圧を感知することで、前記減圧路を閉じるようにした減圧鋳造方法であって、前記低速充填時に減圧路を大気開放し、感知バルブが溶湯圧を感知するよりも前の時点で前記減圧路を大気開放から減圧装置側に切り替える。

また、上記の減圧鋳造方法において、前記減圧路の大気開放から減圧装置側への切り替えについては、高速充填開始と同時かその前後とすることが好ましい。

本発明によれば、低速充填に続いて高速充填を行う減圧鋳造において、低速充填の間はキャビティ内が常に大気に開放されているため、キャビティ内が高圧になることがなく、圧力感知バルブが誤動作することがない。

低速充填の際に圧力感知バルブが誤動作しないため、真空ポンプなどの減圧装置につながる減圧路のオン・オフバルブを開にすると、直ちにキャビティ内が減圧され高速充填時の湯廻りが改善され、巣などの鋳造欠陥のない高品質の鋳造品が得られる。
また、高速充填開始と略同時に減圧路を大気開放から減圧装置側へ切り替えるので、溶湯がキャビティ内に流入する前にキャビティ内を減圧でき、溶湯のガス巻き込みを防ぐことができる。

本発明に係る減圧鋳造装置の断面図 別実施例に係る減圧鋳造装置の断面図 本発明に係る減圧鋳造方法を実施した場合の減圧鋳造装置のオン・オフバルブ及び感知バルブの開閉、低速充填と高速充填の波形、キャビティ内圧力の変化を経時的に示したグラフ 従来の減圧鋳造装置の断面図 従来の減圧鋳造装置のオン・オフバルブ及び感知バルブの開閉、低速充填と高速充填の波形、キャビティ内圧力の変化を経時的に示したグラフ

以下に本発明の好適実施例を添付図面に基づいて説明する。
減圧鋳造装置は固定型１と可動型２から構成され、型閉じ状態の固定型１と可動型２の間にキャビティ３が形成され、このキャビティ３内に溶湯を送り込むスリーブ４とプランジャ（ピストン）５からなる注湯機構が固定型１に設けられている。

また、減圧鋳造装置の外側には真空ポンプなどの減圧装置６が配置され、この減圧装置６と減圧鋳造装置との間に減圧路７が形成され、この減圧路７と減圧鋳造装置との接合部に溶湯圧力を感知してキャビティ３から減圧路７への流路を遮断する感知バルブ８が設けられ、この感知バルブ８とキャビティ３との間にはガス抜きゲート９が形成されている。

また、前記減圧路７にはオン・オフバルブ（二方弁）１０が設けられ、更にこのオン・オフバルブ１０と前記感知バルブ８との間の減圧路７から大気開放路１１が分岐され、この大気開放路１１にオン・オフバルブ１２が設けられている。

前記オン・オフバルブ１０とオン・オフバルブ１２については独立して制御してもよいが、連動させて互いに逆に動作させるようにしてもよい。即ち、オン・オフバルブ１０が閉の時はオン・オフバルブ１２が開となり、オン・オフバルブ１０が開の時はオン・オフバルブ１２が閉となるように制御する。

上記したようにオン・オフバルブ１０とオン・オフバルブ１２を互いに逆に動作させる場合には、図２に示すように、オン・オフバルブ１０とオン・オフバルブ１２をまとめて１つの三方弁１３を減圧路７と大気開放路１１の分岐部に設けてもよい。このようにすることで、部品点数の削減及び制御系の簡略化が図れる。

以上の減圧鋳造装置を用いた鋳造方法を図３のグラフを参照して以下に説明する。
先ず、鋳造は低速鋳造と高速鋳造の２段階に分けて行われる。キャビティ３への注湯速度が遅い低速鋳造では減圧路７のオン・オフバルブ１０は閉、大気開放路１１のオン・オフバルブ１２は開とする。その結果、キャビティ３は大気開放路１１を介して外気に連通しているので、キャビティ３内の圧力は大気圧のままである。

即ち、従来のように低速鋳造時にキャビティ３内の圧力が上昇して感知バルブ８が誤作動し、減圧路７が遮断されることがない。

この後、所定のタイミングで低速鋳造から高速鋳造に切り替える。そして、この切り替えと同時にオン・オフバルブ１０を開、大気開放路１１のオン・オフバルブ１２を閉とする。三方弁１３の場合も同様に切り替える。

上記のバルブの切り替えにより、キャビティ３内は減圧装置６に連通するため、図３に示すように急激に圧力が低下する。その結果、キャビティ３内の細部まで溶湯が確実に供給される。

キャビティ３内に溶湯が充填されると、その一部が感知バルブ８の受圧ピンを動作させ、これにより減圧路７への排気路が遮断され、減圧装置６に溶湯が流れるのが確実に防止される。

上記ではキャビティ３内を減圧装置６に連通するタイミングを低速鋳造から高速鋳造に切り替えるタイミングに合わせたが、完全に一致させる必要はなく、多少ずれてもよい。

本発明に係る減圧鋳造装置およびこの減圧鋳造装置を用いた減圧鋳造方法は、アルミニウム合金製の自動車部品などを鋳造するだけでなく、製品を鋳造する際に利用できる。

１、１０１…固定型、２、１０２…可動型、３、１０３…キャビティ、４…プランジャ、５…スリーブ、６…減圧装置、７、１０７…減圧路、８、１０９…感知バルブ、９…ガス抜きゲート、１０、１２、１０８…オン・オフバルブ、１１…大気開放路、１３…三方弁。

Claims (5)

1. キャビティ内を注湯時に減圧状態にして鋳造を行う減圧鋳造装置において、この減圧鋳造装置は前記キャビティと外部の減圧装置とをつなぐ減圧路にオン・オフバルブを備え、このオン・オフバルブと前記キャビティとの間の減圧路に溶湯圧を感知して減圧路を閉じる感知バルブが配置され、更にこの感知バルブと前記オン・オフバルブとの間の減圧路から大気開放路が分岐され、この大気開放路にオン・オフバルブが設けられていることを特徴とする減圧鋳造装置。
2. 請求項１に記載の減圧鋳造装置において、前記減圧路に設けたオン・オフバルブと前記大気開放路に設けたオン・オフバルブとは互いに逆に動作することを特徴とする減圧鋳造装置。
3. 請求項２に記載の減圧鋳造装置において、オン・オフバルブを前記減圧路および大気開放路に設ける代わりに、減圧路および大気開放路の分岐部に三方弁を設けたことを特徴とする減圧鋳造装置。
4. キャビティ内に溶湯を低速充填し、続いて高速充填する際に減圧装置につながる減圧路を介してキャビティ内を減圧し、感知バルブが溶湯圧を感知することで、前記減圧路を閉じるようにした減圧鋳造方法において、前記低速充填時に減圧路を大気開放し、感知バルブが溶湯圧を感知するよりも前の時点で前記減圧路を大気開放から減圧装置側に切り替えることを特徴とする減圧鋳造方法。
5. 請求項４に記載の減圧鋳造方法において、前記減圧路の大気開放から減圧装置側への切り替えは、高速充填開始と同時かその前後に行うことを特徴とする減圧鋳造方法。
   
   

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